一种高强度的镁合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度的镁合金，按重量百分比记，包括以下的组分：Al 6.0~7.5%，Mn 0.15~0.5%，Ca 1.5~2.3%，Sr 0.3~0.8%，Y 0.1~0.3%，杂质元素Be≤0.1%，Cu≤0.03%，Ni≤0.002%，Fe≤0.005%，Si≤0.005%，其余为Mg。本发明专利技术在屈服方面比较突出，常温下抗拉强度为263Mpa（较AZ91D高5%），屈服强度为196.5Mpa（较AZ91D高16%），延伸率为7%（与AZ91D相同），克服了常规镁合金（AZ91D）力学性能低的缺陷，可用于汽车承重件及3C产业承重件的产品运用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金领域，更具体地，涉及一种。
技术介绍
在汽车工业中，汽车节能、环保、安全舒适、电子化是汽车市场的刚性追求，也是技 术发展的必然趋势，而轻量化是其中应有之义。汽车轻量化设计是指在保证汽车产品使用、 安全等性能和成本控制的前提下，依靠材料轻量化、设计技术轻量化和制造技术轻量化的 有机结合。无论汽车采用什么能源，轻量化是实现高速、安全、环保、舒适的最佳途径。研究 数据表明，汽车质量每下降10%，能耗约下降3%~5%，换句话说，汽车重量每减少100kg，百公 里油耗可下降0. 3~0. 5升，由此既能节省用户成本，又有利于减少尾气排放，起到环保的作 用。 镁合金是迄今为止最轻的金属结构材料，其密度仅相当于铝的2/3,钢的1/4,使 其拥有很高的比强度及比刚度。另外，镁合金还具有良好的阻尼减震性、机械加工性、尺寸 稳定性和易回收等特点，使其被广泛运用于汽车制造、3C产业和航空航天等方面。与此同 时，我国储藏丰富的镁资源，为我国镁工业的可持续发展提供了物质保证。因此，镁合金材料将是汽车轻量化的一个重要技术选择方向。目前，汽车市场上已使用的镁合金配件主要是非承重件，如汽缸盖、油底壳和座椅 等，在承重件方面，还未发现镁合金被广泛运用于汽车市场上。究其原因，主要是镁合金的 强度不能满足汽车承重件的要求。考虑到汽车配件的复杂性，较多配件均需要使用压铸的 成型工艺。综上因素分析，汽车市场上亟待开发一种低成本高强高韧压铸镁合金。 通过文献检索，得到以下文献与本专利技术最为接近： 文献1 :《一种高强高韧性铸造镁合金》【申请号】200710019465. 1，涉及到一种Mg-Al-Y-Ca铸造镁合金。 文献2 :《一种高强度耐热压铸镁合金及其制备方法》【申请号】200710011019. 6,涉 及到一种Mg-Al-Y-Ca压铸镁合金。 从上述文献及其他相关文献中了解到：目前对镁合金材料的研究主要在于提高合 金的强韧性以及耐热性能。针对上述技术难题，常用的解决方法是通过添加微量元素细化 Mg-ΑΙ系合金的晶粒提尚材料的强初性能，并减少Mgl7A112低温相从而提尚材料的耐热性 能。 根据上述专利文献1中的合金成分为（按重量百分比）：5. 0-6. 0%A1，1. 0-2.0%Ca， 0. 15-0. 25%Ti，0. 5-1. 0%Y，余量为Mg，通过熔炼、浇铸成型。 根据上述专利文献2中的合金成分为(按重量百分比）：A18. 5-9. 5%，0. 4-0. 9Zn， 0· 1-0. 4Mn，CaO.5-1. 5%，Υ0· 5-1. 5%，杂质元素Si彡 0· 02,Fe彡 0· 003,Ni彡 0· 003， Cu彡0· 003,余量为Mg。
技术实现思路
本专利技术的目的在于获得一种组织致密、强度高，铸造成型性能好的镁合金。 根据以上目的，首先提供一种高强度的镁合金，其特征在于，按重量百分比记，包 括以下的组分：Α1 6. 0~7· 5%，Μη0· 15~0· 5%，Ca1. 5~2· 3%，Sr0· 3~0· 8%，Y0· 1~0· 3%，杂 质元素Be彡 0· 1%，Cu彡 0· 03%，Ni彡 0· 002%，Fe彡 0· 005%，Si彡 0· 005%，其余为Mg。优选的，包括以下的组分：Α1 6· 3~7· 9%，Μη(λ15~0· 3%，CaL8~2· 0%，Sr 0. 3~0. 8%,Υ0. 1~0. 3%〇 根据需求再提供一种上述的高强度的镁合金的制备方法，包括以下步骤， 51. 将金属Mg、金属Al、Mn、Ca、Mg-Y和Mg-Sr进行预热； 52. 将预热好的金属Mg、Μη和Mg-Ca在保护气体下熔炼，得到镁合金中间液； 53. 将S2所述的的镁合金中间液和S1所得的预热好的金属Al、Mg-Y和Mg-Sr进行合 金化，得镁合金液， 54. 将S3所得的镁合金液压铸，即得镁合金。S2所述的熔炼的温度为720~760°C，所述的保护气体为队和SF6的混合气体，其 中，队的流量为 0. 8~1. 8m3/H，SF6的流量为 0. 25~0. 65ml/min。S3所述的合金化的加料顺序依次是Mg-Sr、Mg-Y和金属A1，加料的温度为 700~730°C，加料间隔为 5~10min。 所述的Μη为Μη粉末或Mg-Mn;所述的Ca为Ca粉末或Mg-Ca。 将S3所得的镁合金液依次进行搅拌，保温，第一次打渣，精炼，降温，静置，第二次 打渣。 所述的加料温度均为700~730°C，加料间隔时间为5~10min;所述的搅拌温度为 700~730°C，搅拌时间为10~25min;所述的保温的温度为700~730°C，保温时间为15~30min; 所述的精炼温度为680~720°C，精炼时间为10~30min，Ar流量为0. 1~0. 5m3/H;所述的静 置温度为670~700°C，静置时间为20~60min。 S4所述的压铸的温度为670~710°C。 所述的金属Mg的纯度不低于99. 7%。 本专利技术具有以下优点： 1.本专利技术提供的低成本高强碱土及稀土镁合金具有高强度，尤其是在屈服方面比较 突出，常温下抗拉强度为263Mpa(较AZ91D高5%)，屈服强度为196. 5Mpa(较AZ91D高16%)， 延伸率为7% (与AZ91D相同)，克服了常规镁合金（AZ91D)力学性能低的缺陷，可用于汽车 承重件及3C产业承重件的产品运用。 2.本专利技术使用的稀土含量极少，大大降低合金的生产成本。 3.Ca的质量含量优选为1. 8~2. 0%，其通过变质作用细化合金晶粒，显著提高 合金的屈服强度，同时氧化生成的CaO和MgO薄膜起到阻燃效果；Μη的质量含量优选为 0. 15~0. 30%，其主要作用是降低了有害杂质元素Fe的含量；Υ的质量含量优选为0. 1~0. 2%， 其通过变质作用明显细化合金晶粒，综合提高材料的拉伸性能。 为了更合理的说明本专利技术，进行以下论述。 本专利技术提供的低成本高强碱土及稀土镁合金中，A1的质量含量优选为6. 3~6. 9%， 其提高了镁合金的力学性能和铸造性能。在本专利技术中，所述A1优选以金属形式添加；当以 金属A1添加时，所述金属A1的纯度优选为不低于99. 7% ;在本专利技术中，金属A1的烧损率优 选按照8%计算。 本专利技术提供的低成本高强碱土及稀土镁合金中，Μη的质量含量优选为 0. 15~0. 30%，其主要作用是降低了有害杂质元素Fe的含量。在本专利技术中，所述Μη优选为纯 Μη粉或Mg-Mn的形式添加；当以Mg-Mn的形式添加时，所述Μη在Mg-Mn中间合金中的质量 含量优选为3~5% ;在本专利技术中，所述Mg-Mn中间合金需要优先预计0. 15%的除铁使用量，烧 损率优选按照4%计算。 本专利技术提供的低成本高强碱土及稀土镁合金中，Ca的质量含量优选为1. 8~2. 0%， 其通过变质作用细化合金晶粒，显著提高合金的屈服强度，同时氧化生成的CaO和MgO薄 膜起到阻燃效果。在本专利技术中，所属Ca优选以金属Ca或Mg-Ca中间合金形式添加；当以 Mg-Ca中间合金形式添加时，所述Ca在Mg-Ca中间合金中的质量含量优选为18~22% ;在本 专利技术中，所述Mg-Ca中间合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度的镁合金，其特征在于，按重量百分比记，包括以下的组分：Al 6.0~7.5%，Mn 0.15~0.5%，Ca 1.5~2.3%，Sr 0.3~0.8%，Y 0.1~0.3%，杂质元素Be≤0.1%，Cu≤0.03%，Ni≤0.002%，Fe≤0.005%，Si≤0.005%，其余为Mg。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚琴，刘德茂，李远发，劉海平，高海亮，黃春生，黄维中，宋卓能，
申请(专利权)人：嘉瑞科技惠州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44